GIS下的北京城区应急避难场所空间布局与可达性研究

周爱华，张景秋，张远索，付　晓

(1. 中国地质大学(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京联合大学应用文理学院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，FU Xiao



GIS下的北京城区应急避难场所空间布局与可达性研究

周爱华1，2，张景秋2，张远索2，付晓2

(1. 中国地质大学(北京)研究生院，北京 100083； 2. 北京联合大学应用文理学院，北京 100191)

Study on the Emergency Shelter Accessibility and Distribution

in Beijing Based on the GIS

ZHOU Aihua，ZHANG Jingqiu，ZHANG Yuansuo，FU Xiao

摘要：均衡布局是城市应急避难场所规划建设的重要原则，可达性能够有效评价应急避难场所布局的均衡性与合理性。以场所入口为供给点应用两步移动搜寻法进行应急避难场所可达性研究，通过对比不同服务半径的可达性值的分布，确定3000 m为北京已建成避难场所的适宜服务距离。分析3000 m应急避难场所可达性图，可得结论，北京城区应急避难场所还不能满足城区居民避难需求，避难人数缺口大，且布局不够均衡、合理，首都功能核心区及其周边可达性好，而边远区域则完全享受不到避难服务，避难场所空间分布公平性较差。

关键词：应急避难场所；可达性；空间布局；两步移动搜寻法；GIS；北京

近年来，国内外地震频发，其他各类自然、人为灾害也时有发生。应急避难场所是应对突发公共事件的一项灾民安置措施，是供灾民紧急疏散、临时生活的安全场所。城市应急避难场所的规划与建设是国内外提高城市综合防灾能力、减轻灾害影响、增强政府应急管理工作能力的重要举措。均衡布局是城市应急避难场所规划建设的重要原则。

空间可达性是指从一个地方到另一个地方的难易程度，或指克服空间阻碍到达目的地的难易程度，常用时间、距离、费用等指标来表达[1]。可达性能够有效评价应急避难场所布局的均衡性与合理性。目前，可达性的研究方法很多，如简单缓冲区法、网络分析法、最小距离法、引力模型法、两步移动搜寻法等[2-3]，这些方法各有特点，适用于不同类别对象的可达性评价。对于应急避难场所的可达性研究，网络分析法和两步移动搜寻法是最常用的两种方法，网络分析法擅长基于真实道路确定应急避难场所服务区[4-6]，两步移动搜寻法则不受行政边界限制，且充分考虑供给与需求之间的关系[7-8]。对于两步移动搜寻法在应急避难场所可达性研究中的应用，常用的处理方式是将应急避难场所质心点作为供给点进行距离测算，即认为只有到达了避难场所的质心才算到达避难场所。而在现实生活中，人们通常认为到达某一处入口即可认为到达该目的地。因此，本文以应急避难场所入口作为供给点，加权分配避难场所的总供给，进行北京城区应急避难场所的可达性研究，并与传统以质心作为供给点研究可达性进行对比，分析北京城区应急避难场所的空间布局特征，为城市避难空间选址与规划提供科学依据。

一、研究区概况与数据来源

本文选取北京城区作为研究区域。北京分布有多条地震断裂带，历史上发生过多次地震，存在发生中强地震的可能；且除地震以外，暴雨、火灾、交通及化学泄露、爆炸等更加复杂、多样的事故也日益突出。北京城区即通常所说的城六区，由东城、西城、朝阳、海淀、丰台和石景山6区构成，面积1 368.32 km2，常住人口1 253.4万，常住人口密度高达9160人/km2，首都功能核心区(包括东城区和西城区)的人口密度更是达到23 942人/km2(面积及人口数据来源于《北京统计年鉴2014》)。北京城区经济发达，人口密集，建筑密度大且高层建筑多，因此，有重大灾害时应急避难及救援实施难度大，对应急避难场所的数量与空间布局都有较高要求[8]。

根据北京应急网(http:∥www.bjyj.gov.cn/)数据，截至2014年2月，北京城区已建成39个应急避难场所，且面积皆大于10 000 m2，根据《北京中心城地震应急避难场所(室外)规划纲要》要求，这些避难场所皆为长期固定避难场所，总面积1 215.14万m2，疏散人口155.66万人。在ArcGIS平台目视解译北京城区SPOT卫星遥感数据获得避难场所面状数据；同时借助网络搜索和实地调查获取应急避难场所入口数据(点状数据)，如图1所示。本次研究以街道级行政区为研究单元，街道人口数据来源于2010年第6次人口普查。

图1　北京城区应急避难场所分布图

从空间上看，北京城区应急避难场所呈分散分布，且主要分布于人口密度大于4000人/km2的邻近首都功能核心区的菱形区域内，但人口密度大的街道的内部和周边并不一定有避难场所。以长安街为界，北部城区在应急避难场所数量及单个避难场所面积上都要大于南部城区。

二、可达性分析

1. 两步移动搜寻法

两步移动搜寻法是一种基于机会累积思想的可达性研究方法，分别以供给地和需求地为基础，移动搜寻两次，对搜索半径内居民可以接近的资源或设施的数量进行比较，数值越高，可达性越好[9-10]。

应用两步移动搜寻法进行应急避难场所空间可达性评价，第一次搜寻确定了应急避难场所入口的繁忙程度，即每个避难场所入口在服务区内的供需比。对每个避难场所h的入口j,搜索距离阈值(d0，服务半径)范围内的街道质心(k)，计算供需比为

(1)

式中，Pk为搜寻区内街道k(即dkj≤d0)的人口数；dkj为位置k、j之间的距离；Sj为j点的总供给；Sh为避难场所h的总供给，即避难场所可容纳人数；Wj为入口j的权重，权重需综合考虑入口的主次关系、邻接道路等级及入口周边用地性质等因素，此次研究由于道路及城市用地数据不全，因此，假设应急避难场所的各个入口权重相等。在实际操作中，在Sj前乘以1000，则Rj的实际意义则为入口j每千人享有的应急避难席位。

第二次搜寻计算了每个街道的可达性，检索所有能为该街道提供避难服务的避难场所入口，并将第一次搜寻得到的供需比相加求和，即对每个街道质心i，搜索所有距离阈值(d0，服务半径)内的避难场所入口(j)，将所有的供需比Rj加在一起即得到街道(i)的可达性为

(2)

式中，Ai表示街道i对避难场所的空间可达性，值越大表明i的可达性越好；Rj是街道i搜寻区(dij≤d0)内避难场所入口j的供需比；dij是位置i、j之间的距离。因此，Ai的实际意义是该街道享有的千人避难席位。

2. 距离阈值的确定

《北京中心城地震应急避难场所(室外)规划纲要》规定，固定避难场所服务半径为2000～5000 m。因此，选择2000 m、3000 m、4000 m和5000 m作为搜索阈值。

三、基于不同供给点的可达性比较

基于ArcGIS平台，分别以入口和质心作为供给点，以2000 m、3000 m、4000 m和5000 m 4个距离阈值计算可达性值。入口为供给点时，服务街道数量分别为74、93、106、113；质心为供给点时，服务街道数量分别为68、89、105、113。除5000 m服务半径外，选择其他服务半径时，以入口为供给点服务的街道数量更多。

相同距离阈值下，将“以入口为供给点计算的街道可达性值”与“以质心为供给点计算的街道可达性值”相减，获得差值。对不同距离阈值的可达性差值进行统计分析可以发现，随着距离阈值的增大，可达性差值减小。因此，在服务半径较小时，适宜选择更接近实际情况的入口作为供给点。

根据可达性差值较大的街道，如东风地区、永定路街道、海淀街道、燕园街道、万柳地区、团结湖街道等，可以看出避难场所的面积、形状、入口的位置与数量都会对周边街道的可达性产生较大影响，而面积是主导因素，即大面积的避难场所更适宜用使用入口作为供给点。

四、可达性结果分析与空间布局评述

根据《北京市地震应急避难场所规划》，固定避难场所应容纳区域总人口(常住人口等)的30%，而可达性值的实际意义是该街道享有的千人避难席位，因此，当可达性值为300时，即可认为该区域享有的应急避难服务达标。

表1为不同服务半径下的可达性值分布情况。因为可达性值300为达标，因此可达性值在300—400值段的街道可以认为是避难服务最优街道，而可达性值大于400的街道则避难服务超标，小于300的则认为未达标。3000 m服务半径下的街道可达性值，在300—400值段最多，其次未达标而接近达标的值段200—300也最多，因此，可以认为3000 m服务半径对于北京城区已建成避难场所而言是一个较适宜的服务半径。因此，基于3000 m的服务半径讨论北京城区应急避难场所的空间布局问题。

表1　可达性值分布

如图2所示，服务半径为3000 m时，有93个街道享有避难服务，避难服务区呈“个”字形，集中于首都功能核心区及其周边(北下关、甘家口、展览路和新街口4个街道除外)，与图1中人口密度大于4000人/km2的区域基本一致，即东城区的全部、西城区的大部、海淀区的东南部、石景山区的东部、丰台区的东部和朝阳区的西北部地区，且除海淀区的温泉镇以外，其他能享有避难服务的街道连接成片。中轴线沿线和长安街经过街道应急避难可达性皆为良好状态。而远离首都功能核心区的广大区域完全享受不到避难服务，而部分区域如麦子店街道、东风地区可达性值则大于1000，享有应急避难席位远远超标。避难服务区内的街道间可达性差值也很大，最大值1 151.2，最小值为3.8，标准差为204.8。因此，北京城区居民不能平等地享有避难服务。

图2　3000 m服务半径应急避难场所可达性图

根据可达性分析结果，统计各个城区的应急避难服务面积、服务人口、服务面积与区域面积比值、服务人口与区域人口比值、服务人口缺口，见表2。应急避难场所建设情况，从总量上看是朝阳区最好，其服务人口比达到了22.4%，离30%的标准较近，但服务面积较小，仅占区域总面积的40%，说明朝阳区应急避难场所分布空间不均衡，过于集中于中部及西北部地区。东城应急避难服务覆盖全区，服务人口比达到19%，尽管不能完全满足居民避难需求，但各街道可达性水平最为均衡，居民享受避难服务基本公平。西城避难服务区也达到全区面积的80%，但服务人口比较低，远远不能满足居民需求。海淀、石景山、丰台则处于较低的应急避难服务水平。从全局来看，应急避难服务区占到整个城区面积的近40%，人口比则达到12%，还达不到长期固定避难场所规定的30%，服务人口缺口220万人。因此，北京城区应急避难场所建设的任务还很繁重，还需要合理规划布局，建设更多的应急避难场所。

五、结束语

本文以避难场所入口为供给点，应用两步移动搜寻法进行北京城区应急避难场所可达性分析，能够有效评价城区已建成避难场所的空间布局和服务能力，为城市避难空间选址与规划提供科学依据。

表2　城区应急避难场所服务统计表

参考文献：

[1]刘长富，李小马，韩东.城市公园可达性研究——方法与关键问题[J].生态学报, 2010, 30(19):5381-5390.

[2]宋正娜，陈雯，张桂香，等.公共服务设施空间可达性及其度量方法[J].地理科学进展, 2010, 29(10):1217-1224.

[3]陈洁、陆锋、程昌秀.可达性度量方法及应用研究进展评述[J].地理科学进展, 2007, 26(5):100-110.

[4]刘少丽，陆玉麒，顾小平，等.城市应急避难场所空间布局合理性研究[J].城市发展研究, 2012, 19(3):113-117.

[5]黄静，叶明武，王军，等.基于GIS的社区居民避震疏散区划方法及应用研究[J].地理科学, 2011, 31(2):204-210.

[6]单宝艳，郭金金.基于GIS空间分析的城市避震疏散规划研究[J].测绘通报, 2014(1):86-89.

[7]叶明武, 王军, 陈振楼, 等.基于3S的城市绿地公园防震避难适宜性评价[J].自然灾害学报, 2010, 19(5):156-163.

[8]周爱华，付晓.基于两步移动搜寻法的北京城区应急避难场所可达性研究[J].安全与环境学报, 2013, 13(6):250-253.

[9]WANG Fahui. Quantitative Methods and Applications in GIS[M]. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2006: 77-96.

引文格式： 周爱华，张景秋，张远索,等.GIS下的北京城区应急避难场所空间布局与可达性研究[J].测绘通报，2016(1)：111-114.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0028.

作者简介：周爱华(1978—)，女，博士生，讲师， 主要从事3S技术应用及计算机制图方面的教学与研究。E-mail: aihuazhou@buu.edu.cn

基金项目：北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目(The Importation and Development of High-Caliber Talents Project of Beijing Municipal Institutions)(IDHT20130322)；北京联合大学新起点项目 (zk10201302)；国家自然科学基金面上项目(41271185)

收稿日期：2014-12-10

中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2016)01-0111-04